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    为深入学习陆昊部长在中国地质调查局调研时的讲话和局党组十七次会议精神,贯彻落实地调局党组关于开展新时代地质工作服务自然资源管理大调研活动的部署,进一步找准基础地质调查在新时代的定位,做好公益性基础地质调查计划的顶层设计,协调11个工程的工作部署,聚焦重大问题,协同攻关,经局总工程师室、基础调查部同意,2018年6月9日,中国地质调查局地质研究所组织召开基础地质调查与地球系统科学战略研讨会。会议分二个议题。一是邀请三位国内外知名院士、专家讲课,介绍地球系统科学;二是公益性基础地质调查计划中的11个工程简要介绍2019-2022目标任务和工作部署,并开展对接研讨。

    国家自然科学基金委地学部主任、中国科学院生态环境研究中心傅伯杰院士、河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室、天津大学表层地球系统科学学院陈喜教授、深部探测中心首席、南京大学地球科学与工程学院董树文教授应邀做了学术报告,分别介绍了地球表层系统科学、地球关键带科学、我国地壳结构与深部过程的前沿进展。

    傅伯杰院士在报告中介绍了地球科学和地理学研究的新进展和新态势。他指出:当前,地球系统科学已成为地学研究的最大主题。全球变化、大陆地震等重大科学问题的解决,已大大超出了单个和传统学科的能力范围。随着研究的不断深入,要求以跨领域和多学科的视角,以更高的层次、更大的视野认识地球。

    陈喜教授在报告中介绍了地球关键带的研究背景、观测、模拟和预测,重点介绍了中欧地球关键带的研究进展以及未来的挑战和机遇。提出下一步研究重点是基岩风化带,如西南喀斯特地区岩性在石漠化进展中的作用等课题。

    董树文教授在报告中介绍了深部探测专项(Sino Probe)对中国大陆岩石圈和地壳结构的研究成果。他指出,地球表层系统就是层圈相互作用,目前整个系统建立不起来的重要原因,就是岩石圈的数据还不对等,还需要“补课”。

    李廷栋院士、肖序常院士、公益性基础地质调查计划12位工程首席、二级负责人、六大区域地质调查中心、地质所的领导专家和研究生等80余人参加了会议,并就如何发展地球系统科学、做好新一轮地调项目论证开展了热烈研讨。

    下午,12位公益性基础地质调查计划的工程首席介绍了工程项目的进展和下一步布局。大家进一步围绕地质调查业务布局调整、地质调查计划-工程-项目调整优化等开展了热烈的讨论,一致认为:本次会议取得了积极的成效。这既是公益性基础地质调查计划召开的第一次会议,又是全局基础地质调查工作的一次具有历史性意义的会议。一是各个工程开展了首次对接,为做好2019-2022工作部署提供了新的思路和依据,为进一步做好一级项目的顶层设计提供了条件;二是各工程明确了协同攻关的地区和目标,提炼了重大问题,为多学科、多手段和多方法联合攻关奠定了良好基础;三是探索和初步确立了工程-项目协调、协同和联合攻关的机制,今后将继续围绕重大问题,联合不同的工程及项目,共同研讨,联合攻关,搭建新的协同攻关和学术交流的平台和机制。

    地质所召开基础地质调查与地球系统科学战略研讨会

    在10月11-13日召开的第二届国际古地理学会议(The 2nd International Palaeogeography Conference)上,中国地质科学院地质研究所2013级硕士研究生安伟提交古地理学报英文版《Journal of Palaeogeography》上的期刊论文和大会报告“山东诸城晚白垩世王氏群恐龙化石层碎屑锆石定年及物源示踪(Detrital Zircon Dating and Tracing the Provenance of Dinosaur Bone Beds from the Late Cretaceous Wangshi Group in Zhucheng, Shandong)”荣获大会中外青年优秀论文奖(第三名),是5名获奖者之一。国际古生物和矿物学家协会向每位获奖者颁发300美元奖金,同时赠送冯增昭先生主编的《中国沉积学》等中外文书籍7册。

    国际古地理学会议是国际古地理方面最高级别的学术研讨会,每2年举办一次。本次会议主题主要为古地理学与矿产资源、岩相古地理学及沉积学、生物古地理学、微生物岩、生物礁、煤炭地质、层序地层学、新技术新方法等。来自美国、印度、俄罗斯、英国、爱尔兰等国及中国国内高校和研究机构的百余名学者参加了会议和学术研讨。为鼓励青年古地理学者,每届会议都并进行青年优秀论文评选,本次会议共有14名国内外青年研究者参与竞评。 

    研究生安伟(左一)获优秀青年论文奖颁奖现场

    研究生安伟(左一)获优秀青年论文奖颁奖现场

    质所研究生安伟荣获第二届国际古地理学会议优秀青年论文奖...

     

    从1916年中央地质调查所全面开启中国早期的地质调查工作算起,我国的地质调查工作走过了100年的历程。

    100年风雨兼程,一代又一代地质工作者,跋山涉水,不畏艰险,使我国不仅实现了陆域中比例尺调查全覆盖,而且开启了海洋区域地质调查的先河,推动我国地质事业从无到有,从弱到强,一步一步走向地质大国。期间,地质工作者完成的地质图件数以百万计。其中有些在传递地质信息的同时,也具有很强的艺术欣赏价值,堪称艺术作品。

    百年来地质制图的演变,实际上是中国地质事业发展历程的缩影。正值纪念中国地质调查百年,由中国地质调查局基础调查部、直属机关党委发起,全国地质资料馆联合中国地质图书馆从数百万馆藏图件中遴选出近千张,邀请书画家从艺术的角度进一步甄选出100余幅地质图件,举办了百年地质图艺展,以期通过展现百年地质制图发展的光辉历程,再现中国地质工作的发展历程,同时展示地质工作者良好的艺术素养与浪漫的工作情怀。

    1 初创(1935年前): 手绘制图彰显个人艺术修养---

    1903年,周树人(鲁迅)在其所著的《中国地质略论》中说道:“觇国非难。入其境,搜其市,无一副自制之精密地质图(并地文土性等图)非文明国”。1906年,顾琅、周树人合编完成《中国矿产全图》,我国才有了第一张矿产图。1910年《地学杂志》创刊号发表了邝荣光编制的1:250万《直隶地质图》,这是中国人自己编制的首张地质图。1911年《地学杂志》又发表了邝荣光编制的《真隶矿产图》。这3张地质、矿产图的编制和出版,标志着中国区域地质、矿产综合研究和地质测图及地质制图工作的开端。

     

    ▲直隶地质图(邝荣光)

    在我国地质事业开展的早期阶段,地质先辈们编制了多幅具有重要意义的代表性地质图,为日后中国地质制图打下了第一步基础。

    1914年,丁文江等赴滇、黔、川等省调查,沿途测制了多幅路线地质图、剖面图、以及广西、山东等地的矿区地质图,开创了中国野外实测地质图(填图)的先河。

    1919年,叶良辅等绘制的《北京西山地质图》,是中国人自己测制的第一幅1:10万地质图件;翁文灏完成的《中国地质约测图》,是中国学者自己编制的第一张全国地质图。在上世纪20年代,还相继编辑出版了3幅1:100万地质图。

    这一阶段的地质图件,几乎均为手绘,线条相对简单,以单色图件居多,多色图件绘制上色以水彩颜料为主,使用的纸张也较为粗糙。尽管当时地质制图没有绘制标准,比例尺多以文字描述为主,但手绘地质图件更多地体现了地质前辈们的个人艺术修养。

    ▲梁津绘制的《回头山地质及矿床图之二》,细节刻画到位,线条流畅,特别是大片的留白和起伏的山峦,使得画面主题突出,平实的画面充满了节奏的张力,与其说是一幅地质剖面图,不如说是一幅千里江山景。

    2 探索(1936 年至1954年): 向“规范化”迈出第一步---

    1936年黄汲清发表的《中国地质图着色及符号问题》、南延宗的《地质图上火成岩花纹用法之商榷》及1937年王炳章发表的《地质图符号着色及花纹商榷》,使中国地质编图、制图、野外测图向“统一化”和“规范化”迈出第一步。

    ▲熊永先、罗正远编制的《四川南部古兰珙县间地质图》,是一幅多色区域地质图,依据不同颜色与花纹区分地层与岩石,色彩以黄绿色调为主。图中非常细致地标注了地名,并对一些主要地名进行了中英双语标注。图例划分更为细致,有图框与经纬线,标注了经纬度,总体已非常符合标准地质图的要求。

    除了逐渐趋于标准的地质图外,还有许多生动有趣、绘制精美的手绘素描图,以地质人的视角展现了自然之美。

    ▲我国第一套河流地貌图集《嘉陵江流域地理考察报告上卷•地形图集》中的第24号图,是由我国著名的地质学家、地理学家和地质教育家李承三于1940年底在剑门关邓家坡处手绘,形象地描绘了剑门关地形之险要。

    值得一提的是,在这一时期,黄汲清、曾鼎乾、陈梦熊完成了我国首张1:300万全国地质挂图。1945~1948 年,中央地质调查所区域地质研究室在室主任黄汲清的组织带领下,编制了14幅1:100万国际分幅地质图,通过编制这些图件,系统总结和展现了1948年前全国地质调查研究成果,实现了全国地质图零的突破。这些图件适应了新中国第一个五年计划的需要,为“一五”计划中的地质工作规划和部署提供了重要的基础地质资料,并为以后的综合地质编图进一步奠定了坚实的基础。

    3 成长(1955年至1994年): 图面信息更丰富且印制更规范---

    随着国家建设和地质工作的迅速发展,1953年~1956年,国家相继成立了四个中苏合作的区域地质测量大队。通过中苏合作和我国地质前辈们的不懈努力,中国地质填图和地质制图发展到比较系统和完善的阶段,图面信息更加丰富多样,印制更加规范标准。这一时期,中国的地质制图有了飞速的发展。

    1954年出版的由黄汲清、谢家荣编著的《普查须知》,对野外测图中所需要的地层划分、地质代号使用、各种花纹符号和色标等提出了统一要求,从而为全国大比例尺地质图统一的表示方法提出了科学依据。

    黄汲清编辑指导的《中华人民共和国大地构造图》,是我国首份1:300万构造图。该图件被地学界公认为对亚洲地质构造研究作出了重要贡献,是亚洲构造研究史上具有划时代意义的经典著作。由李廷栋、李春昱和王鸿祯主编的1:500万《亚洲地质图》,以及由耿树方负责主编的1:400万《中华人民共和国地质图》,在参加第25届国际地质大会展览会时引起巨大轰动,外媒给予了高度赞扬。

    ▲亚洲地质图(李廷栋、李春昱、王鸿祯、范本贤等)

    此外,这一时期还完成了我国第一幅1:300万的中国水文地质图,对我国水文地质科学的发展起到了重要的推动作用;我国正式出版的第一幅全国性工程地质图,全面总结和概括了中国区域工程地质条件的基本特征;我国第一幅第四纪地质大型挂图和海底第四纪地质图,对国内第四纪地质进行了全面总结, 并将我国海洋方面有关资料首次在小比例尺挂图上展示,使人们对我国海陆第四纪地质有了一个较为完整的认识。

    在开展区调填图工作的同时,相关的专题研究同步进行,例如农业生态地质研究、环境地质研究、旅游地学研究等均开展专题填图工作。而在地质图件的表示方法、符号的形状、大小、颜色和结构,以及图式、图例等方面的统一具体要求,为地质信息的迅速传输和自动化编图创造了条件。同时,构图色彩的运用也更为大胆,描绘手法更为多样。

    ▲中央有色金属管理局中南分局地质勘探公司完成的《广东始兴石人嶂钨矿地貌素描图二》,尽管是单色绘图,但对树林间隐约显现的房屋都进行了精确描绘,对石人嶂的处理,运用了国画山水技法——皴法,使得画面真实且具有美感。

    ▲梁中将完成的《茂名油页岩田附近地形透视图》,绘图精美,前水后山,由动而静,宛若一幅大气磅礴远景油画,呈现了地学与美学的完美结合。

    4 飞跃(1995年至今): 进入数字填图和数字制图时代---

    “九五”期间,原地矿部部署了1:20万空间数据库建设试点项目。从2000年开始,中国地质调查局结合区域地质调查工作,开展了计算机辅助填图系统研制。

    1999年~2006年间,中国地质调查局在青藏高原及其邻区152万平方公里的区域内采用3S技术、按照统一的填图工作技术标准完成了多幅1:25万区域调查地质图件。这是一项具有划时代意义的重大工程,标志着我国可测陆地面积的中比例尺区域地质调查工作全面完成。

    从上世纪末本世纪初开始,中国地质调查局开展了1:25万、1:100万海洋区域地质调查工作,并制作了1:25万、1:100万标准分幅的区域海域地质图。

    ▲《中华人民共和国地质图(J48C004001 民和回族土族自治县幅)》,为2001年10月由中国地质调查局选择的作为西部地区数字地质填图的试点性图幅。通过1:25万民和县幅试点,建立和完善了1:25万整幅数字填图的“实战”技术要求,并为今后的数字地质填图技术培训、计算机野外辅助填图系统软硬件进一步开发与升级、国际交流提供了资料和依据。

    计算机辅助制图不仅改变了传统的地质编图方法,加快成图速度,减轻劳动强度,提高地质制图信息传输功能和载负功能的质量,而且使地质人员有充分的时间进行综合分析与思维,提高对区域地质发展和构造演化的认识。尽管如此,中国地质调查局仍希望广大野外一线地质工作人员在掌握现代编图方法的同时,不丢弃基本的地质图素描技能,于今年6月组织了“开启地调工作新百年,重拾地质工作基本功”的地质图素描技能展示活动,其中部分优秀作品也在这次展览中进行了集中展示。

    ▲优秀作品展示

    随着计算机制图和3S技术等的不断成熟、发展与完善,我国已拥有海量不同比例尺的、全国性和区域性的地质、矿产、水文、环境、物探、化探等精密地质图件与数据库,中国地质制图已经进入向信息化、电子化、网络化、大数据飞跃的新时代。

    这次展览将在线上线下同步进行,只要点击进入国家地质资料数据中心的网站(网址:http://www.ngac.org.cn/),即可欣赏近千件地质图件,尽享地质与艺术的“跨界之美”。

     
    走进百年地质图艺展,领略地质与艺术“跨界之美”

    2019年7月18日,2019年中国地理学会(华北地区)学术年会在山西忻州师范学院召开。自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质研究所杨振京研究员作为特邀专家,作了题为《白洋淀地区多时间尺度气候变化研究》的特邀报告,详细介绍了科研团队在白洋淀的第四纪地质研究工作,深入浅出地讲解了白洋淀地区第四纪、全新世、2000年和现代气候变化的特征,利用粒度、孢粉和地球化学元素等多种指标重建了白洋淀地区晚全新世以来的气候演化序列,并且为雄安新区的建设提出了生态环境方面的思考和建议。研究生和雅杰在分会场5(植被覆盖与人类活动专题)作了题为《内蒙古东南地区中晚全新世气候变化的湖泊沉积记录研究》的专题报告。特邀报告和专题报告受到与会代表的一致好评。

    本次年会会期2天,以“地理空间、人地和谐、绿色发展”为主题,开展了多角度、多视角的地理学术研讨交流。会议邀请了12位专家做大会特邀报告,设置了7个专题,安排了94个专题报告,与会代表们就区域协调与绿色发展、全球变化与地表过程、生态环境优化与自然地理学、全域旅游与经济转型、植被覆盖与人类活动、大数据应用与GIS遥感技术和地理教育教学研究等专题进行了讨论。来自全国28个省(市、区)的78所高校、科研院所、中小学地理专家以及五台山管委会、宁武县委县政府、忻州市教育局等单位的300余名代表参加了本次会议。

    地理学是研究陆地表层自然、人文要素和区域系统的分布格局、变化过程和形成机制的一门基础学科,具有区域性、复杂性、综合性的特点。第四纪地质学是研究第四纪时期环境发展演变的科学,与地理学相互补充,各有所重。随着学科研究的不断深化,地理学与第四纪地质学不断交融,取得长足的发展。中国地理学大会是国内地理学领域专家学者展示研究成果、开展学术交流的重要平台,逢单数年召开区域性的年会,逢双数年则召开全国性的年会。中国地理学大会兼容并蓄、不断进步,已经成为在全国拥有一定影响力的学科大会。

      

    2019年中国地理学会(华北地区)学术年会开幕式

      

    杨振京研究员作大会特邀报告

      

    在读研究生和雅杰在作分会场报告

      

    2019年中国地理学会(华北地区)学术年会合影

      

    2019年中国地理学会(华北地区)学术年会闭幕 

    水环所参加2019年中国地理学会(华北地区)学术年会

    自然资源是人类社会赖以生存和发展的物质基础和空间载体。为了解决自然资源所有者不到位、空间规划重叠等问题,2018年3月,国家整合相关部门的资源管理职责组建自然资源部,“统一行使全民所有自然资源资产所有者职责,统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责”。自然资源统一管理职责的实现与履行,需要地质调查等相关业务提供智力支持、技术支撑与信息服务。自然资源统一管理制度的建立与实施,对地质调查工作提出了更高的要求和更多的需求。

    自然资源统一管理对地质调查的新要求

    实行自然资源统一管理是我国生态文明制度建设的重大举措。与过去多部门管理体制相比,自然资源管理的理念与目标发生了重大变化,地质工作需要与之相适应。

    《生态文明体制改革总体方案》提出,生态文明体制改革须树立新的理念:尊重自然、顺应自然、保护自然;发展和保护相统一;绿水青山就是金山银山;自然价值和自然资本;空间均衡;山水林田湖草是一个生命共同体等。这些理念是实行自然资源统一管理的理论基础,需要在自然资源管理的各个环节和全过程贯彻落实。新组建自然资源部的主要职责是:“对自然资源开发利用和保护进行监管,建立空间规划体系并监督实施,履行全民所有各类自然资源资产所有者职责,统一调查和确权登记,建立自然资源有偿使用制度,负责测绘和地质勘查行业管理等”。

    山水林田湖草系统与自然资源分布示意图

    基于新理念与新职责,自然资源统一管理对地质调查工作提出了新要求。地质调查应从以下几个方面提供服务支撑:一是为社会经济发展提供所需的土、水、矿、森林、草地、海洋等自然资源,促进产业发展,保障国家资源安全;二是确保自然资源开发利用过程中不损害生态系统,从源头保护、利用节约到破坏修复,保持山水林田湖草系统功能稳定,促进自然资本保值增值;三是摸清自然资源家底,掌握自然资源动态变化,为自然资源开发利用提供基础依据;四是保障自然资源资产所有者权益,健全自然资源资产产权制度,规范自然资源开发利用与保护行为;五是保持空间均衡,统筹各类资源、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游,促使资源开发不超过其承载能力和环境容量,促进区域协调;六是提高资源利用效率,促进自然资源集约节约利用。

    地质是山水林田湖草系统的基础,为自然资源提供了物质来源和赋存空间,对自然资源分布与开发格局具有框架性的制约作用。从空间分布上看,耕地、矿产、水等自然资源在空间上呈不连续片状、块状、条带状等形式分布在地质实体中,森林、草原等自然资源在空间上呈不连续片状分布在地质实体的上界面——地表。因此,自然资源开发利用和保护需要顺应地质规律,人地和谐共生是人与自然和谐共生的基础与重要内容。

    地质调查工作以地壳表层为调查对象,是实现自然资源统一管理的重要基础和技术支撑。在以往各部门不同门类自然资源管理过程中,地质调查工作根据土地、矿产、水等自然资源与生态环境管理的需要,分别开展了相应的地质调查,为资源管理提供了大量的基础地质信息与服务。这些地质调查工作成果为服务和支撑自然资源统一管理提供了有利条件和良好基础。

    国内外地质调查服务自然资源管理的经验

    面对经济社会发展对自然资源日益增长的需求和生态环境保护的需要,各个国家或地区探索实施了各种管理政策。不管是实行不同门类自然资源分部门管理,还是实行不同门类自然资源统一管理,抑或是实行资源与环境综合管理,地质调查工作都发挥了越来越大的作用。

    1. 国外地质调查工作服务自然资源管理的做法与经验

    (1)美国地质调查局通过打破学科界限提升复杂资源问题解决能力。

    美国的自然资源由联邦政府内政部负责管理。美国地质调查局(USGS)作为内政部下设部门,负责提供水、能源、矿产以及其他自然资源科学信息,同时提供生态环境健康、土地利用与气候变化影响等科学信息。为了提高跨学科跨领域资源问题解决能力,2010年USGS对内设机构进行了调整,撤销按照传统学科设置的业务管理机构,面向重大战略问题设立新的业务管理机构:撤销原来的地质学部、生物学部、地理学部、地理空间信息部,保留水资源部,新设立生态系统部,气候与土地利用变化部,能源、矿产与环境健康部,自然灾害部,核心科学体系部等5个业务管理机构。由此看出,服务与支撑自然资源管理是USGS科学研究的基本出发点和落脚点。

    美国地质调查局内设机构与整合科学示意图

    2017年,面对复合性资源、环境与社会问题,USGS提出了发展“整合科学”的设想,将数据、方法、模型组织到相应的时空框架之中,形成一个模块式整体,为自然资源管理、环境保护和防灾减灾提供全方位支撑。基于此,在2019财年预算方案中,USGS提出了调整组织架构的方案,拟设立负责各领域整合与协调的副局长职位,促进不同领域的交叉融合。

    (2)俄罗斯地质调查服务自然资源开发与生态环境保护规划编制。

    俄罗斯联邦政府自然资源与生态部负责地下资源、水资源、林业资源与生态环境的统一管理。俄罗斯《底土法》规定,地下矿产、水、岩石土壤、地质结构、地下能源、地下空间实行综合管理。全俄矿物原料经济研究所、全俄地质研究所是自然资源与生态部下属的两大支撑机构,前者主要负责地下资源的规划和经济研究,负责对矿产地进行经济开发可行性评价;后者主要负责地质调查的科学研究。这两个单位提供地下资源开发方向等方面的决策咨询服务,自然资源与生态部在此基础上,开展自然资源开发和环境保护的战略分析,组织实施地下资源勘查,评价地下资源的经济开发潜力,编制资源开发规划。

    (3)英国地质调查局利用新技术获取并分析自然资源与环境信息。

    英国的自然资源由环境、食品和农村事务部负责管理。英国地质调查局(BGS)作为国家环境研究委员会的研究机构和地质科学信息主要提供者,为政府相关部门和公众提供自然资源、环境与灾害科学信息服务。2014年BGS发布其战略规划《通往地球之门》,提出利用新技术探测地球,从3个方面为社会服务:负责任地利用自然资源;管控环境变化;提高对环境灾害的适应性。BGS通过观测和监测、环境模拟、知识库及交流等手段来获取自然资源、环境与地质过程相互作用的科学信息,着力加强人类活动与环境相互影响的研究,通过整合与合作,将地学与其他科学联合在一起,建立可靠的预测模型,支持自然资源与环境管理决策。

    (4)欧盟致力于资源环境一体化监测站网建设为成员国资源环境管理提供统一的监测信息。

    欧盟于2013年发布第七环境行动计划,提出保持自然资本存量的稳定和生态服务的持续供给;保持自然资本存量的稳定,既要加强环境保护与管治,涵养和增强自然资本,又要提高资源利用效率,减少自然资本消耗。近年来,欧盟致力于资源环境一体化监测站网建设,统一监测技术标准,统筹部署监测资源,统一为欧盟、各成员国、科研机构和公众提供监测信息。经过多年努力,目前欧盟形成了基于卫星遥感的全球环境与安全监测系统和基于地面监测的水、自然灾害、海洋、土壤等监测站点组成的监测体系。

    2. 国内地质调查工作服务自然资源管理的探索

    随着资源开发、城市发展、生态环境保护等对地质工作需求的增长,中国地质调查局不断探索新领域,传统的地质工作不断拓展和延伸,城市地质、农业地质、生态地质等“地质+”先后出现并逐渐发展,为地质工作服务自然资源管理积累了宝贵的经验。

    根据国土开发与保护需要,探索推进了自然资源遥感调查与综合编图工作。近年来,利用先进的遥感技术,开展了国土遥感综合调查,对土地、矿产、地表水、河流湖泊、冰川雪线、湿地、荒漠化、海岸带等进行了遥感调查。根据区域发展需要,编制了《京津冀地区国土资源与环境地质图集》、《粤港澳大湾区海岸带自然资源与环境图集》等。

    根据城镇化与城市群发展需要,探索推进了多要素城市地质调查。在先期完成北京、天津等6个特大型城市地质调查试点基础上,陆续推动完成了福州、石家庄等28个城市三维地质调查。根据雄安新区规划需要,完善了多要素、多专业、多技术综合地质调查评价方法体系,首次提出多要素城市地质调查工作理念,针对城市规划建设布局、地下空间开发利用、地热资源开发、土地规划和污染土地修复等方面提出了建议。

    根据农业种植结构调整需要,探索推进了农业地质调查。2012年以来,新完成耕地地球化学调查面积60多万平方千米,发布了《中国耕地地球化学调查报告(2015)》,调查成果广泛应用于全国及地方土地规划。在江西、海南、四川等地发现了一批富硒土地资源,有力推进了特色生态农业发展。初步建立土地地球化学质量档案,为土地资源的分级管理提供重要依据。

    在中国地质调查局的引导下,近年来一些地区加大了地质工作服务资源管理的探索力度,形成了一些成功的做法。上海市构建了地质工作服务城市规划管理的常态机制,实现了地质调查成果服务融入政府管理主流程。江苏、浙江将地质工作嵌入土地资源管理全过程,实现了地质工作与土地管理的融合。浙江省于2016年启动了全省土地质量地质调查行动计划,计划投入4个多亿财政资金对土地进行“体检”、建立土地“资料库”和“监测网”。承德市根据经济发展、资源开发、生态保护、旅游产业发展等需要,构建了地质建造+小流域综合调查+生态关键带监测的技术框架,提出了绿色崛起的地质解决方案,推动了生态旅游产业的发展。

    启示与建议

    地质调查如何满足自然资源统一管理提出的新要求,世界其他国家并没有现成的模式或做法可以照抄照搬。通过国内外地质工作服务自然资源管理的经验分析,可以得出如下启示与建议。

    1. 对地质调查服务自然资源统一管理的启示

    与过去不同门类自然资源分部门管理制度比较,自然资源统一管理制度对地质工作的要求发生了重大变化,主要体现在以下几个方面:

    一是地质调查要体现系统性。山水林田湖草同属一个生命共同体,不同门类自然资源开发利用要相互协调,山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游要互存共生。地质调查要按照各类自然资源赋存的自然单元,摸清三维地质框架、资源形成与分布、资源的数量质量与生态作用等,采用统一的分类分级标准、统一的术语和概念内涵、统一的技术要求,形成调查的基础数据与成果资料。

    二是地质调查要体现综合性。自然资源既是社会经济发展的物质基础,又是生态环境的重要组成部分,在农业、工业、城镇化等方面具有不同的功能和作用。自然资源的开发利用既有利于经济社会物质财富的积累,又可能对经济社会依托的生态环境造成损害。因此,地质调查在摸清资源数量的同时,还要摸清资源的质量与生态,了解不同资源之间的相互作用与影响,形成资源、环境、生态、空间、灾害等综合评估成果,综合评价自然资源的经济、环境、生态和社会等多重价值。

    三是地质调查要体现连续性。自然资源本身随着自然条件的变化与人类活动的进行而不断发生着动态变化,有的资源变化的速率快一些,有的资源变化的速率慢一些。地质工作应根据资源动态变化的速率,建立自然资源监测体系,周期性开展相应的调查与监测工作,形成自然资源的动态监测数据与成果资料。

    四是地质调查要体现全程性。从自然资源开发全过程来看,自然资源统一管理包括源头保护、利用节约、破坏修复三大环节。源头保护是保障资源安全和生态安全的首要之策,利用节约是提高资源利用效率、保护生态环境的基本手段,破坏修复是保护资源和促进生态恢复的重要途径。地质调查需要针对自然资源管理的三大环节,开展相应的调查评价和监测预警工作。

    五是地质调查要体现效益性。自然资源管理的主要目的之一是服务于社会经济发展和民众福祉,在不损害自然资本的前提下最大程度地发挥其经济效用。因此,地质调查在调查自然资源地质潜力的基础上,要评估其技术经济可行性和环境影响状况。为开展自然资源确权登记和保障自然资源资产所有者权益提供技术支撑,同时也为自然资源的开发利用提供基础信息。

    六是地质调查要体现社会性。地质工作的成果主要表现为地质图件、调查报告、监测数据等,要转化为管理者能够理解的语言,需要加强科学与政策之间的沟通研究。将山水林田湖草系统的地质、地理、资源、生态等自然变化规律与经济社会的经济、管理、人文规律结合在一起,为自然资源管理政策的制定与实施提供必要的知识、手段和方法。另外,部分自然资源还具有文化、休闲、美学等功能,在管理过程中也应统筹考虑。

    2. 地质调查服务支撑自然资源统一管理工作建议

    根据自然资源统一管理对地质调查的新要求,结合国际地质工作发展趋势,对我国地质调查工作提出如下工作建议:

    (1)综合调查:以地球系统科学理论为指导,按照自然单元开展多要素综合调查,建立地球表层三维地质框架模型。

    解决土、水、矿等自然资源调查中的重大科学问题,首先需要了解水文过程、生态过程、生物地球化学过程等所依存的地球表层地质体。地球表面的地质、地理、生态信息必须与深部的地质、地球物理、地球化学等信息整合在一起,才能准确地描述完整的山水林田湖草系统。例如,对于水资源调查,应建立不同尺度的三维/四维水文地质框架模型,为水流动态变化预测与水资源管理奠定基础。以往开展的地质调查工作,往往以某一种资源为重点,难以全面反映地质框架的多种属性。围绕自然资源统一管理,地质调查应按照统一的技术规范和标准,开展不同尺度的调查评价,充分反映地质框架的成土条件、成矿条件、水文条件等多种属性。

    (2)综合监测:以自然环境承载能力评价为核心,开展自然资源数量、质量与生态综合监测,及时提出预警与对策措施。

    自然资源的开发利用不应以损害山水林田湖草系统的生态功能为代价,一种资源的开发不应影响其他种类资源的效用,一个地区的资源开发不应影响其他地区资源的效用和生态环境的稳定。实现自然资源的可持续开发利用,需要对各种资源与环境要素进行系统监测,建立资源环境承载能力评价模型,实现资源环境承载能力监测预警,从而提出自然资源开发利用和保护的对策。受地质调查程度低、监测站点缺乏等因素影响,地质工作在资源环境承载力评价方面至今还不够成熟,难以做到准确的定量评估和预报预警。为了支撑承载力监测预警,需要整合目前的各门类资源环境监测网,利用现代探测监测技术,建立统一的自然资源监测网络。

    (3)综合评价:服务自然资源所有者权益保护,开展自然资源综合评价,量化自然资源的经济、环境、生态和社会价值。

    对于经济社会,自然资源具有两种效用:一是为社会经济发展提供所需的土、矿、水等有形的物质材料;二是为生态系统提供涵养水源、保持水土、调控水分等无形的生态资本。长期以来,我国是以牺牲生态资本和大规模的资源开发来支撑经济的高速增长。受此影响,社会高度重视自然资源的资源效用,而忽视了其所具有的生态效用,造成了生产、生活空间的不断扩展和生态空间的日益萎缩。根据生态文明建设的新要求,应“加快自然资源及其产品价格改革,全面反映市场供求、资源稀缺程度、生态环境损害成本和修复效益”。为此,在评估自然资源的效用过程中,不仅要评估其资源价值,还要评估其生态价值,全面反映自然资源的实际价值。

    (4)综合利用:服务自然资源集约节约利用,开展自然资源综合利用调查与技术研发,推动自然资源效率的提高。

    从社会经济与自然资源的相关关系来看,社会经济对生态环境的影响程度取决于输入的自然资源数量和输出到生态环境中的废弃物数量。二者的数量越少,资源利用效率越高,经济发展的环境成本越低,社会经济可持续发展能力越强。国际上采用物质流分析方法,定量核算自然资源开发的数量,评价自然资源利用效率。地质工作应根据资源节约集约利用的需要,建立我国水、化石能源、金属矿产、建筑石材等自然资源的物质流核算与分析体系。一方面促进自然资源利用效率的提高,为我国实现经济发展与资源消耗“脱钩”提供依据;另一方面支撑我国自然资源资产负债表编制,为实现自然资本的保值增值提供依据。

    (5)综合治理:保持生态环境稳定与防治生态损害,开展生态综合治理技术研发,提出生态修复地质解决方案。

    伴随着自然资源开发利用,地质环境不断发生变化,有可能会引发一系列地质环境问题和地质灾害,包括地面沉降、崩滑流、海水入侵、地下水污染、土壤污染等。跟踪国际上在生态修复领域的研究和技术前沿,引进、消化和发展相关科学理论和高新技术,实现理论和技术的原始性创新。有预见性地积累和研发地质环境问题防治与生态修复技术,及时为自然资源开发过程中出现的各种环境问题提供地质解决方案。

    (6)综合服务:以需求为导向,面向政府、企业与社会公众提供多层次、多渠道决策支撑与信息服务。

    自然资源统一管理以政府为主导,需要企业、社会公众的共同参与才能实现自然资源的可持续利用,为社会经济的永续发展提供支撑。充分利用现代信息、网络、大数据等技术,根据政府、企业、社会公众的需求,及时形成基础扎实、数据可靠、清晰易懂、形式多样的服务信息,为政府管理提供决策支撑,为企业和社会公众提供信息资料。同时,充分利用各种现代媒介,使全社会各部门、各行业人员能方便地获取地质调查成果和数据,为最大程度地挖掘地质调查成果应用潜力提供基础。

    精准服务新理念新职责新目标

    未来,我国北方地区如何更好地开展大规模科学绿化,有针对性地解决“种什么树,在哪里种”等科学问题?近日,中国地质调查局地质环境监测院科研人员通过在塞罕坝地区开展地表基质调查,以及孢粉古环境古植被群落重建和历史地理学研究找到答案。

    塞罕坝作为京津地区的水源卫士、风沙屏障,生态区位十分重要,扩大规模造林意义重大。研究人员在该地区研究发现,距今6000至2000年的暖湿期与当前气候条件十分相似。当时的优势乔木树种有桦、栎、松、胡桃、榆、落叶松、鹅耳枥等,灌木以山杏、沙棘和杜鹃花为主,草本主要为蒿、藜、禾本科等。研究人员在对塞罕坝地区地表基质进一步调查后发现,该地区主要有玄武岩、花岗岩、风积物、河湖沉积物等地表基质类型。玄武岩基质主要分布于丰宁县大滩-鱼儿山镇一带,以及草原乡、围场县御道口牧场、御道口镇等地,表层土壤层厚度为0.1米-0.3米,风化壳层厚度为0.5米-1米,土壤中氮和钾元素含量较高。其中,致密块状玄武岩垂向柱状节理裂隙发育,可为落叶松等浅根乔木树种生长提供物理空间;而蜂窝状和杏仁状玄武岩保水性较好,适宜樟子松、白桦等深根乔木树种生长。花岗岩地表基质主要分布于塞罕坝地区中部和丰宁县大滩镇和外沟门乡等地,土壤层厚度为0.2米-0.5米,风化壳层厚度为1米-2米,土壤中氮和钾元素含量较高,岩石保水性较好,适宜樟子松、榆树等以深根为主的乔木生长。

    基于以上研究成果,研究人员建议,塞罕坝周边地区适宜在玄武岩和花岗岩基质区扩大造林范围,推广针阔混交林,并增加蒙古栎、白桦和榆等乡土树种的种植范围。

     

    塞罕坝地区现代稀树草原景观

    地表基质调查支撑服务塞罕坝地区规模造林

    为推进石漠化综合治理和乡村振兴战略实施,2019年1月28日,自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所承担的地质调查二级项目“南方石漠化重点区综合地质调查与评价”组织开展了2019-2021年工作部署会议。岩溶所相关负责人出席会议。

    会议明确了二级项目主要的目标任务:一是查明南方石漠化的区域生态地质背景和石漠化时空分布格局、石漠化导致的突出生态问题及其原因;二是查明重点石漠化区水、土、植物资源的分布以及岩溶关键带的结构特征;三是查明典型石漠化区优势植物的地质适宜性和岩溶关键带的物质循环规律。会议谋划了二级项目主要的调查内容,包括地层、岩性、水文水质、土壤资源及养分、植物生态需水量等,调查将结合遥感、物探、水文地质钻探等工作手段,配置水文地质学、地球物理学、地理信息系统、岩溶生态学、自然地理学等多个领域的专业人才。

    会议认为,二级项目开展的石漠化综合地质调查与评价,将形成石漠化调查与治理系统技术与模式,广泛应用于我国石漠化综合治理与生态修复、国土空间规划与用途管制等领域。

    项目相关部门负责同志和项目组人员参加会议。

     

     
     
    “南方石漠化重点区综合地质调查与评价”项目组织谋...

    自从1985年建立中国旅游地学研究分会并首次提出“地质公园”以来,中国旅游地学事业已走过33个春秋。30多年来,中国地质公园从无到有,从首创到持续走在世界前列,中国旅游地学行业的专家付出了艰辛的努力,也取得了辉煌的成就。

    截至目前,我国已先后批准建立国家地质公园212个,总面积5.15余万平方千米,授予资格58个;批准建立省级地质公园343个;批准建立国家矿山公园33个,授予资格55个。同时,我国还有联合国教科文组织世界地质公园37个,总面积4.6万平方千米,在全球140个世界地质公园中位居首位,占比达26%。中国是世界上地质公园数量最多、增长最快的国家,一个类型多样、分布遍及全国的地质公园体系已初步建立。

    中国地质学会旅游地学与地质公园研究分会副会长陈安泽

    新时代提出新要求,也更需要新的担当。作为一门地球科学的重要分支,旅游地学如何适应新形势、谋求新发展,为全球的旅游地学提供示范?近日,《中国矿业报》记者专访了中国旅游地学创始人、中国地质学会旅游地学与地质公园研究分会副会长陈安泽。

    《中国矿业报》:中国旅游地学经过30多年的发展,取得了哪些成绩?

    陈安泽:从1985年旅游地学这一名词被提出,经广大地学界的努力创新,一门以地球科学为理论基础,以服务旅游为方向,以满足人民美好的精神生活需要为宗旨的地学分支学科——旅游地学已初步建立,并已在中国地质大学等四所高校建立了旅游地学本科专业,《旅游地学原理》已经出版,《旅游地学大辞典》即将出版。旅游地学作为一门学科已广泛走向世界。

    在旅游地学理论指导下,中国创建了地质公园,并带动欧洲地质公园及联合国教科文组织世界地质公园的建立。可见,旅游地学在地学发展史、园林建设史以及在促进中国旅游业发展等方面具有里程碑意义。

    《中国矿业报》:当前,中国旅游地学面临着什么样的形势?

    陈安泽:党的十九大提出,中国特色社会主义进入新时代,我国社会的主要矛盾已经转化为“人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾”。站起来、富起来的中国,正在向强起来的中国转换。人民的需求已由主要满足物质生活需求,转化为主要满足精神需求,这些都为旅游地学提出了更高、更新的要求。2018年,自然资源部组建,其下设国家公园管理局,把所有以国家公园为主体的自然公园进行统一管理,这为过去侧重为地质公园服务的旅游地学创造了更广阔的服务空间。同时,文化与旅游部的建立,为旅游与文化的结合提出了新要求,也为旅游地学必须与文化相结合提出了要求。随着世界地质公园的发展,一个全球性旅游地学的高潮正在兴起,旅游地学必须更深入地走向世界,这也是旅游地学面临的新形势。

    《中国矿业报》:新时代旅游地学应该如何发展?

    陈安泽:新时代旅游地学发展的总方略是:

    一是构建一个完整的理论体系。旅游地学是以地质景观资源为核心、服务旅游为宗旨创立的一门新学科。在过去的30多年中,侧重于从普及地球科学知识去研究,侧重于从地质公园建设与管理角度研究,研究领域偏窄,学科体系不够完善。今后,在研究方面要拓展到全部地学景观,要加强地学文化、地学生态环境、地学美学、地学与构建以国家公园为主的自然保护地体系等研究,使旅游地学成为指导国家公园体制建设、地学文化旅游的完整体系。

    二是建立一套完善的研究方法。实践-理论-再实践,进而完善学科体系,是创建旅游地学的基本方法。今后要继续坚持,但要大大扩展实践对象,不断改进研究方法,并发明一系列室外样本收集、室内分析测试的仪器、工具和手段,创新传播地学知识的手段与方法,使旅游地学从定性走向定量。

    三是建设一支有理想、有奉献精神的地学队伍。创新、团结、奉献、开拓是引领旅游地学发展的基础。创新是灵魂,团结是力源,奉献是宗旨,开拓是方针。今后,要把全国有这种信念的同仁组织起来,形成一支强大的旅游地学队伍,以保障旅游地学顺利开展。

    四是组建一批有战斗力的旅游地学组织。以中国地质学会旅游地学与地质公园研究会为核心,推动全国每个省(市、区)都有分支机构,建立团体会员、个人会员制度。在5年内,要发展个人会员2000名、团体会员50名~100名。推动地学文化旅游联盟发展,与各类地质公园、国家公园、自然公园组织建立密切合作关系,最终推动世界旅游地学组织建立,使中国成为世界旅游地学中心。

    陈安泽与地学旅游人员考察黄石国家矿山公园的矿冶大峡谷

    五是开拓服务领域。以地质公园为核心平台,将服务扩展到建设以国家公园为主的自然保护地体系、整个地学文化旅游、全国地学研学旅行工作、建设地学文化镇村工作、推动地勘与矿业转型发展、推进高校建设旅游地学本科专业、推进旅游地学研究到科研机构以及将地球科学知识普及到全国公众中去。

    《中国矿业报》:您对中国旅游地学今后的发展有什么思路和想法?

    陈安泽:发展旅游地学任重道远。对旅游地学今后5年的发展,我认为应该从以下方面着手:

    一是依托地质公园、矿山公园创建一批地学内涵丰富、功能多样、有一定规模和较高管理服务水准的“地学旅游研学基地”。5年内要建设50家。

    二是规划推动一批“地学旅游精品线路”。5年内要规划建设20条~30条,平均每省1条。

    三是培养打造一批“地学文化创意产业园”。5年内规划建设10家。

    四是培育打造一批“地学旅游商品研发生产基地”。采用“产学研”相结合的方式,在5年内培育5家~10家,以提高地学旅游纪念品在旅游商品中的特色。

    五是培育打造一批“地学文化特色小镇”、“地学文化村”。从精准扶贫和普及地学知识出发,5年内建立20家,总目标100家;5年内建立地学文化村100处,总目标5000处。

    六是组织撰写出版《中国地质公园科学导游指南丛书》100部、《中国地质文化旅游胜景》丛书10部~20部、《精品地学旅游线路导赏词》30部。

    七是组建“高校用旅游地学系列教材编委会”。组织编写出版9部核心教材:《旅游地学导论》、《地质学基础》、《地理学基础》、《旅游学概论》、《地貌学与第四纪地质学》、《地学旅游资源调查与评价》、《环境与地学遗产解说》、《地学旅游规划与设计》等。若干参考教材:《导游必读旅游地学手册》、《旅游地学大辞典英文版》、《地学旅游900问》、《地学景观美学概论》、《地质公园学》、《中国地质公园史》、《世界地质公园史》、《中国旅游地学史》。

    八是推动高校旅游地学本科专业建设。在现有4所高校的基础上,5年内再有5所~10所高校建立相关专业。培养一大批旅游地学本科生、硕士、博士。

    九是推动旅游地学研究机构体系建设,促使建立中国地质科学院旅游地学研究室,并在高校及地质单位建立10个~20个旅游地学研究中心(含台湾和香港)。

    十是以省旅游地学研究会和各研究中心为平台,建立地学文化旅游导游培训体系,年培训导游1万名。

    此外,还要与中央电视台科教频道合作,指导《地理中国》栏目,拍摄10部地学旅游科学专题片,拍摄10条~20条地学旅游路线专题片。同时,以中国地质学会旅游地学与地质公园研究分会为平台筹建旅游地学基金,建立旅游地学成果评选制度,旅游地学研究项目及学生资助制度,定期公布优秀成果,并给予奖励。还要争取在5年内举办一次世界地质文化旅游大会、举办一次中国地学文化科普大会,并要全面落实铜仁倡议书。

    我们已迈入新时代,旅游地学也进入了一个全新的时代。全体旅游地学同仁要团结起来,共同为旅游地学构建一个完整的理论体系、一套完善的研究方法、一支有地学思想的队伍、一个有战斗力的组织,以开拓更宽广的服务领域。中国在世界上率先提出了旅游地学这一名词,是全球旅游地学的创立者,目标是使中国人创造的旅游地学成为世界领先的地学分支学科。我国要通过5年的努力,把旅游地学做大、做强、做精,为满足人民日益增长的美好生活需求做出更大的贡献,为全球旅游地学发展提供中国经验和中国智慧。

    为世界旅游地学发展提供中国经验

    陕西省科技厅日前批准由陕西省地质调查院牵头建立汉中天坑群国际研究基地。此次获批将更有效地发挥国际科技合作在“一带一路”建设中的促进和推动作用。

    该基地在陕西省自然资源厅的指导下顺利建设。记者了解到,在基地建立前期,陕西省地质调查院以基地为依托,在自然资源部中国地质调查局的部署下,联合中国地质调查局地质环境监测院、岩溶地质研究所、国际洞穴联合会以及捷克、法国、英国、乌克兰等国内外专家,先后开展了5次联合科考,进行了洞穴探测与研究、天坑与洞穴形成年龄测试与研究、天坑与洞穴分布区域生态环境演化研究、天坑与洞穴分布区域地下水系的形成及演化模式研究等多个专题研究。特别是2018年11月组织的第五次科学考察,在天星岩地下河洞穴中发现东方剑齿象化石,丰富了区域古生物样本库,对研究该区岩溶洞穴形成演化的古环境、古气候具有重要意义。中外联合科考引起了中央电视台、中国矿业报等国内一些权威媒体的高度关注。

    据悉,陕西省地质调查院将以此次获批为契机,进一步加强国际合作:一是以国际研究基地为平台,进一步开展岩溶基础理论、岩溶生态、地质灾害、岩溶水资源与环境、岩溶工程、岩溶地质遗迹资源、岩溶景观与洞穴等方面的调查、研究、监测、试验、预警预报、资源开发及保护工作。

    二是以国际研究基地为依托,与国内外相关科研组织合作,吸引国内外高层次专业人才广泛交流,提升汉中天坑群世界级地质遗迹资源的国际地位和影响力,为申报世界级地质公园或世界自然遗产奠定基础。

    三是以汉中天坑群为中心,向周边喀斯特区域(陕、甘、豫等省)辐射,打造我国乃至世界热带-亚热带岩溶北缘地质调查、监测试验、科学研究及国际合作科技创新平台;同时,在基础地质、水文地质、环境地质、第四纪地质(地貌地理学)、古环境分析、生物多样性等方面开展调查研究。

    四是加快汉中天坑群世界级地质遗迹成果转化,建设汉中天坑群岩溶博物馆,开展天坑岩溶科普教育,提升汉中天坑群的国际地位和影响力,提升公众对岩溶地质的认识和保护地质遗迹的意识;加强与地方政府合作,为地方经济建设服务。

    陕西建立汉中天坑群国际研究基地

    9月10日,由中央广播电视总台和教育部共同主办的2018年“寻找最美教师”评选结果揭晓:中国科学院院士、中国地质大学(武汉)殷鸿福教授荣获“2018最美教师”光荣称号。

    83岁的殷鸿福教授是中国科学院院士、著名地层古生物学家、地质教育家,拥有国际影响力。他先后倡导和开创了古生物地理学等一系列分支学科,提出了中国的地球生物学学科体系和发展战略;他领导科研团队克难攻坚,使浙江煤山被确立为全球地质年代划分的一个标准——即“金钉子”。他从小就立志于中国的地质事业,曾获科技部野外科技突出贡献奖。他扎根地学教育,用初心成就生命演化之美,在中国高等教育的园地里,辛勤耕耘,默默付出,谱写了立德树人、无私奉献的美丽篇章。

    投身地学寻求真知

    1935年3月15日,殷鸿福出生于浙江舟山,在家乡读小学。1952年,在好奇心的驱使下,17岁的殷鸿福考入了北京地质学院地质学专业,开始了他的地质勘探生涯。1953年5月26日,他在《中国青年报》发表名为《正确选定志愿,使我学习得好》的文章。他写道:“我以自己终身做一个地质工作者给祖国服务,而感到幸福和自豪。”从此,他把一颗初心交给地质事业。

    1956年,殷鸿福大学毕业后,师从著名地质古生物学家杨遵仪教授攻读研究生。为了撰写论文,他在贵州山区工作时,曾发着39度的高烧,带病搜集资料。他用这些亲自收集的资料,在论文中向当时由权威定下的雷口坡组属于拉丁期的标准挑战。后来,在掌握大量第一手资料的基础上,又首先提出了华北三叠纪海侵。

    1961年,殷鸿福从北京地质学院研究生毕业后留校任教,正式开始地质教学与科研的旅程。在没有科研经费的情况下,他硬是从自己每月40元的生活费中挤出钱来搞一些力所能及的研究,一张35毫米的胶片要拍4页材料,每周数次到离学校很远的图书馆查资料,风雨无阻。在这期间他复习和初步学习了英语、德语、俄语和法语,做了几千张学术卡片,记下了几十本学习笔记,拍摄了几十卷胶卷的资料,撰写了近十篇当时无法发表的研究论文。

    1978年,43岁的殷鸿福晋升为武汉地质学院讲师。社会大环境稳定了,地质研究才可能有序开展。时间不等人,他一头扎进科学的海洋里从事古生物与地质研究。由于他专业扎实,1980年便晋升为副教授。1980年3月至1982年3月,他作为高级访问学者赴美访学。在美国期间,他先后在美国自然历史博物馆、史密斯逊研究院工作,并先后在纽约科学院、耶鲁大学等25所大学和研究所讲学。当时很多人渴望出国,他的一些科研合作者极力挽留他,他都婉言谢绝了。

    1985年,年过半百的殷鸿福带队赴秦岭山区工作。为了追索二叠-三叠系界线,一天,他带病爬海拔4000米以上的岷山,下山时因体力不支,摔倒在乱石丛中,一条腿粉碎性骨折。但是依靠顽强的毅力,两年后他又重新活跃在野外工作中。

    1993年12月,是殷鸿福人生中最为难忘的日子,他凭着多年的研究积累,当选为中国科学院院士。在巨大的荣誉面前,他从容镇定。

    将“金钉子”定址中国

    殷鸿福院士和学生在一起

    殷鸿福院士在野外考察

    从上世纪60年代初开始,殷鸿福就在贵州开始从事三叠系地层学和古生物双壳类和腹足类的研究,并取得了高水平的成果,建立了贵州省三叠系生物地层框架,并把嘉陵江组的时代定为早三叠世。

    全球界线层型剖面和点(GSSP)俗称“金钉子”,是全球确定唯一的点位,作为国际地层对比的标准。它被视为一个国家地层科研水平的反映,许多学者都以争取在其本国国土上建立界线层型为荣。距今2.5亿年前的古、中生代之交的二叠-三叠系界线研究,由于是三颗断代界线金钉子之一,并且在界线处发生了地球历史上最大规模的集群绝灭,该界线的研究备受国内外学者的重视,并成为国际地质界研究的热点。

    直到上世纪80年代中期,国际二叠-三叠系界线划分一直采用伍氏耳菊石出现作为三叠系的开始的观点。殷鸿福自上世纪70年代开始,就在华南广大地区开展了二叠-三叠系界线的研究。通过对国内外资料的分析研究,他认为耳菊石的地理分布具有局限性,不宜作为全球的对比标准,并在1986年于意大利召开的国际二叠-三叠系界线工作会议上,提出以微小欣德牙形石的首次出现作为三叠系开始的标志。1993年,殷鸿福以全票当选界线工作组主席,在加拿大卡尔加里召开的国际二叠-三叠系界线工作组会议上,确定了4个国际二叠-三叠系界线层型候选剖面,其中浙江长兴煤山位居榜首。1996年,他联合中、美、俄、德九名投票委员, 在国际刊物上联名推荐以煤山D剖面27c层之底作为全球二叠系-三叠系界线层型剖面和点。

    1996年国际上一些人抵制煤山。殷鸿福为争取煤山剖面所在地浙江长兴县正式开放,进行了大量工作,争取了多数科学家的支持。1999年9月,国务院正式批准开放长兴县。自1999年10月至2000年11月,先后对煤山剖面进行了界线工作组、三叠系分会、国际地层委员会三轮投票,均以很高赞成率获得通过。并在2001年2月由国际地质科学联合会确认,正式树为全球层型剖面和点位(GSSP)。该成果获得国家自然科学二等奖。

    多年来,殷鸿福经过对三叠系的研究,提出了中国及东亚地区拉丁期发生过大海退。从上世纪80年代中期开始,他又率队开赴条件艰苦、交通不便的秦岭山脉及其相邻的四川松潘、甘孜地区进行三叠系研究。经过近十年的努力,系统重建了秦岭地区三叠纪地层系统,并在秦岭地区首次发现了海相拉丁阶及上三叠统,重塑了秦岭晚古生代裂陷史和印支期运动史,这些成果对于正确认识秦岭山系的地质演化及指导该区三叠系中所蕴含的丰富的金矿床的勘查具有重要的理论和实际价值。几十年来,殷鸿福在中生代双壳类和腹足类等方面做了大量的系统分类和属种鉴定工作,累计发表描述逾300个化石属种,图版80幅。

    从古生物学到地球生物学的转身

    殷鸿福于1982年最早向国内介绍用古生物地理论证微板块和地体的活动,组织我国地史时期古生物地理的研究,并于1988年出版了《中国古生物地理学》专著,该项成果在收集了大量翔实的资料包括1万多个物种和21.7万个计算数据的基础上,系统地提出了地史时期热、温、寒带生物区系的区别标志;论证了中国各时代的古生物地理区划,为我国板块活动的研究提供了重要的依据。1994年《中国古生物地理学》英文版由牛津大学出版社出版后,在国际古生物学界引起了高度重视,国际著名期刊《科学》发表书评予以高度的评价,2000年该书获湖北省自然科学一等奖。

    从达尔文、莱伊尔时代开始,地质学界和生物学界一直以渐变论占主导地位。上世纪70年代末,美国学者提出了持生物演化突变观的间断平衡论,殷鸿福于1982年撰文向国内同行介绍这一演化理论。他认为这一观点符合科学研究的量变到质变规律,并结合自己多年来在华南二叠系、三叠系研究中获得的大量实际材料和证据,于1988年作为第一作者出版了《地质演化突变观》一书,从地质事件及古生物演化角度论证了地质历史中的突变性。著名科学家钱学森曾两次来信与他探讨问题,并指出:“地质演化突变观说明了马克思主义哲学的正确性。”

    殷鸿福主编的《扬子及其周缘东吴-印支期生态地层学》,是我国第一部生态地层学专著。该书提出了为盆地分析服务的一整套生态地层学理论和方法,并成功地应用于扬子区二叠-三叠系的实践。他系统地提出了应用古地磁、构造、沉积、地球化学、古生物地理和古气候进行古海盆的活动论复原方法,并以秦岭和华南为对象探索活动论的古海洋恢复和盆地演化。

    古生物学不能光盯着大型古生物,而忽略肉眼难以分辨的微生物。大规模的微生物活动会对环境产生重大影响。事实上,地球刚开始形成的时候没有氧气,正是因为微生物的活动,才使空气中的氧气逐渐增多,使高级生命的形成成为可能。煤、油、气资源,碳循环,海洋赤潮和湖泊污染都与微生物有关。上世纪80年代末,殷鸿福首先将地质微生物活动与矿床学结合起来,主持了微生物成矿的研究。经过多年来的实践,提出了生物-有机质-流体成矿系统的理论体系。

    实干彰显“美丽”风范

    殷鸿福在教学和科研中,不管山有多高,路有多远,都要亲自到野外考察。他常对学生们说:“科学是实事求是的,我不亲自去野外考察,怎能拿出充分的证据让别人相信我的论证呢?”他到过世界屋脊、茫茫戈壁、云贵高原、西南边陲、秦岭山区、南海之滨,他住过帐篷,也住过条件极差的小客栈,他吃过许多常人难以想象的苦,他的足迹踏遍了祖国的山山水水,这一切都是为了收集宝贵的第一手资料。

    创新是科学研究的源泉。渊博的知识、开放的思想、勤奋地工作,使殷鸿福具有不断创新的动力。上世纪80年代,殷鸿福刚从美国访学回国时,在没有科研经费的情况下,仅靠科技处拨付的5000元资助,组织十几位专家白手起家,团结奋斗,进行古生物地理学研究工作,最后出版了《中国古生物地理学》这一在国内外具有重要影响的研究成果。

    殷鸿福深信:十年树木,百年树人,教书育人是教师的天职。在地质教育方面,早在1964年初他就与人合作出版了我国第一部《古生态学教程》。他曾先后担任了原地矿部古生物学课程指导委员会主任和教育部地球科学教学指导委员会主任等职,积极倡导古生物学及地质学的教育改革。

    殷鸿福作为院士,多年来坚持给本科生授课。除指导了一批又一批的大学生外,他还培养了约50名博士和硕士。殷鸿福在培养研究生时,总是身体力行、言传身教,并十分注意选题的前沿性,使学生一开始就站在较高的起点。在研究过程中,他一方面要求学生重视野外地质实践以掌握扎实的第一手资料,另外又能放手让学生自己去“闯”,以培养学生的创新精神,最后他严格把关,对于一些细小的学术问题都从不马虎,以培养研究生严谨的科学作风。

    目前,殷鸿福已先后培养了5名长江学者和国家杰出青年科学基金获得者,有的先后担任了国际地球生物学会主任委员会委员、国际牙形石协会主席、国际三叠系分会副主席,3个国际IGCP项目的主席等职务。2人获得全国五一劳动奖章,2人是全国优秀科技工作者,1人入选了万人计划科技创新领军人才,5人获得了国家自然科学二等奖,1人获得全国首届创新争先奖。2人成为全国政协委员。

    殷鸿福一直关心学生的学习和生活,他经常助学,彰显名师爱心。这些年来,他向学校捐助的奖学金共计42万多元。此外,他还多次向不同学生和组织进行了捐助,他还向学校图书馆捐献了一大批极具学术价值的外文书刊。

    殷鸿福不仅努力从事地质教学与科研工作,还投身到科学普及工作中。他是武汉自然博物馆名誉馆长,多次担任各种科普活动和竞赛的顾问、评委会主席等,每年都会到大中小学从事科普讲座,累计达数十次,广受欢迎。他出版的《寻找恐龙的伙伴》《生物演化与人类未来》等科普书,曾二次获奖,有的还再版。在他看来,科学普及与科学教育、科学研究同等重要,参与科普工作,也是院士肩负的责任和义务。

    回首六十年的治学之路,2018年度全国最美教师殷鸿福有太多的感悟。他经常说道:“问道争朝夕,治学忌功利。”这一方面是对学生们的勉励,另一方面也是自勉。在教学与研究的道路上,他是意志坚定的攀登者,他总是把登上的山顶作为开辟新路的起点,一步步从宇宙洪荒的地球深处走来,使自己由沙粒逐渐演化成民族的脊梁。

     

    中国地学教育的“金钉子”

    在9月12日河北地质大学举办的信息交流会上,该校古生物研究院首席科学家季强教授介绍了其在海德堡人类型化石研究方面取得的重大科学发现:我国首次发现了似海德堡人古人类头颅化石。

    化石发现地哈尔滨东江桥

    经季强和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所倪喜军研究员初步鉴定,此化石特征明显:眉骨宽厚,头盖骨长圆形,眼眶孔很大,吻部稍微前突,应为似海德堡人头颅化石,推测年龄为20万年至40万年或更早。据介绍,该化石于1933年由一名在哈尔滨市松花江修建桥梁的劳工发现并保存。今年5月,这名劳工的后代将化石捐赠给了河北地质大学,并作为固定资产永久收藏于该校的地球科学博物馆。

    国际科学界普遍认为,人与猿的分异大约在距今700万年前后,人类最早起源于非洲;但也有少数学者认为人类的起源中心不止一个。在欧亚大陆发现的古人类大约有4大类:直立人、海德堡人、尼安德特人和智人。西方学者认为,直立人是第一批走出非洲的人,然后再扩散到欧洲和亚洲。非洲出现的海德堡人距今约30万年-12.5万年;欧洲发现的海德堡人距今约60万年-20万年。亚洲先后也发现了一些具有与海德堡人特征相似的古人类化石,但由于化石保存不好,始终没有定论。西方学者一般认为,亚洲还没有发现过真正的海德堡人类型的化石。

     

    本次发现的化石照片和海德堡人复原图

    “目前,学界普遍认为,海德堡人是智人、尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先,在研究现代人起源问题上具有极其重要的科学价值。”季强表示,在哈尔滨发现的似海德堡人头颅化石不仅是中国的首次发现,而且也是亚洲的首次发现,其不仅为研究现代人起源提供了新的化石证据,也为重新认识人类发展历史和演化模式开辟了新的途径。“现在,有必要对以往提出的多中心起源的观点与人类三次走出非洲的‘老根发新枝’的演化模式重新进行评价和思考。”

    河北地质大学校长王凤鸣表示,作为新中国最早建立的地质院校之一,古生物学与地层学一直是河北地质大学的传统优势学科,学校很早就开展了该领域的研究并获得了重大的科学发现。“本次发布的这一突破性发现在古生物、古人类研究领域意义重大,能够为相关的科学研究提供有力的佐证和素材,也很可能刷新我们对人类起源和演进历史的已有认知。”

    海德堡人在人类进化史上具有桥梁作用

    据了解,下一步,季强、倪喜军等将组建科研团队对这一发现进行多学科综合研究,包括寻找产出该古人类化石的原始地点和地层层位,开展地层学、地质年代学、沉积学、古地磁学、古生物学、古气候学、古地理学、古人类学、人类发展史等方面的研究工作。

    中国科学院院士李廷栋、中国工程院院士毛景文,以及来自河北省地矿局、河北省科技厅、河北省文物局的有关领导专家,河北地质大学师生代表等参加了交流会。

     

    我国首次发现似海德堡人古人类头颅化石

    编者按:在服务资源、环境及生态等复杂问题的解决过程中,地质科学本身也将向前发展,形成新的学科或体系。近年来,国际上形成了两种不同的发展思路,一种是以美国等为代表的将复杂性问题置于环境或生态系统中加以研究,研究对象涵盖生态系统的生命和非生命成分;另一种是以俄罗斯为代表的将环境或生态问题置于地质范畴内探讨,突出生命组分影响下的地质客体变化等。本报今天刊俄罗斯学者V. T. 特罗费莫夫阐述生态地质学理论及其应用的文章,以飨读者。需要指出的是,尽管该文发表在多年前,但仍对思考生态文明建设下的地质工作具有重要借鉴意义。

    地质学拟解决四类问题:一是为人类提供矿产资源;二是为人类的工程活动作地质论证;三是为人类的教育、文化和美学需求提供地质知识;四是为生态系统的稳定运行作地质论证。前三类问题已被地质学家接受,并已取得了满足人类社会发展需求的成果。第四类问题的意义和开创性,在20~25年前已被地质学家察觉。解决第四类问题的发展过程,引发了地质学一个新分支的形成,称之为“生态地质学”。

    生态地质学及其对象和主题

      

      图1 岩石圈生态作用的分类

    生态地质学是地质学的新分支,致力于岩石圈上层(包括地下水和气体)的勘查,并将它看作是生态系统的主要非生物组元之一,在生态系统的组织层级(从生物群落直到生态圈)中属高层级组元。用地质学家更为熟悉的术语来说,可把生态地质学的内涵定义为地质科学的一个分支,研究的是岩石圈的生态功能,这些功能的形成规律,以及在自然及人为动因影响下这些功能发生空间和时间变化的规律,它们与生物体、首先是人类的生存和活动息息相关。

    必须指出的是,术语“生态地质学”(ecological geology)不同于“地质生态学”(geoecology)。两者存在原则性区别。无论从哪种意义上说,“地质生态学”都是一门复合性科学,研究的是地球的所有非生物壳层(圈层),也研究生物体。“地质生态学”包容“生态地质学”,后者仅触及岩石圈一个组成部分,在相同层级上的还有“生态地理学”和“生态土壤学”等,它们也是地质生态学的组成部分。

    另一方面,“生态地质学”的概念内涵由“岩石圈生态功能(属性)”的概念确定。这个概念于1994年提出,是地质学中一个原理新颖的概念。它的内涵详细解释如下:

    生态地质学的研究对象是地质科学的常规客体:从理论上说,是岩石圈及其所有组成部分;特定地说,是岩石圈的近地表部分,主要是受人为影响的地带。它可被描述为一个多组元的动态系统,包括对生物(biota)的存在和发展产生影响的岩石、地下水和气体。

    生态地质学研究的是:“岩石圈—生物”系统,“受到人为影响的岩石圈—生物区”系统或“岩石圈—工程建设—生物区”系统;生物子系统与非生物子系统之间的直接和间接联系;最终是,“死”物质对“活”物质的影响,或广义地说,是岩石圈与生物之间的相互作用。这样的系统构成,意味着通过考虑岩石圈的人为改变,也把人为影响源纳入了系统之中。

    根据其内涵,所有发生过转换的系统都是生态地质系统。这两种系统之间的主要区别,在于其中存在的是有生命组分还是非生命组分。生物区存在并活动于岩石圈中,或者就在岩石圈表面。据此便可形成“生态地质系统”的定义。生态地质系统是岩石圈的特定部分,是在其内和其上容纳着所有生物区的环境的地质组元。生态地质系统由三个子系统组成:岩石圈(无生命的)、生物区(有生命的)和天然及人为影响源。

    生态地质学的研究主题是有关岩石圈生态功能(属性)的知识(数据系统)。因此,要考虑“岩石圈—生物区”系统中的功能关系,或“岩石工艺系统—生物区”之间的功能关系。

    岩石圈的生态功能

    岩石圈的生态功能多种多样,决定和反映着岩石圈(包括产于其中的地下水、油、气、地球物理场和地质作用)对生物区,主要是对人类的重要价值。人类的独特性在于人类活动对环境的影响比所有其他生物的影响都大。研究岩石圈不能采用生物生态学、生态地理学和生态土壤学研究框架内的那类途径。

    岩石圈生态功能的科学理念,意味着对岩石圈的作用要有多方面的考虑,将之视为一个存在着有机生命(各体生物、植物群、动物群和人类)的环境。从生态观点看,岩石圈主要是给生物体提供资源和能量,并通过它的资源及其地质动力学、地球化学和地球物理功能来实现(图1)。这里不考虑人与自然相互作用功能中的社会-经济、道德和审美方面,因为它们超出了专业地质知识的范畴,事实上它们构成了一个社会生态学的关切。

    在天然及被人为改变的岩石圈与有群体结构的生物物种生物区之间,有着多种多样的关系,可把它们归结成4种功能:一是岩石圈的资源生态功能,它对生物体生存和活动所需的矿物质、有机质、有机-矿物质资源有重要意义;二是岩石圈的地球动力学生态功能,它通过自然和人为的过程和现象,决定着岩石圈对生物区状态和人类生活条件的影响;三是岩石圈的地球化学生态功能,它反映着岩石圈的自然和人为地球化学场(不均一性)对整个生物体(包括人类在内)状况的影响;四是岩石圈的地球物理生态功能,它反映着岩石圈的自然和人为地球物理场(不均一性)对生物体(包括人类在内)状况的影响。

    每种功能的内涵、它们的评价标准、信息获取方法和表述方法另有专文论述。

    岩石圈的生态属性

    岩石圈的生态功能靠具体的生态属性来实现。就“岩石圈的生态属性”这一术语而言,指的是岩石圈的特征属性,即具有特定生态重要性的属性。它取决于其物质成分、地球动力学、地球化学和地球物理学的特性,且与生物体存活的供养、生物体生存和进化条件有机关联。

    有关岩石圈生态属性的问题,是一个新问题。这里力图在岩石圈的资源及其地球动力学、地球化学和地球物理的生态功能框架内,给这些属性命名(表1)。它可能不是完整的清单,但堪作举例材料。

      表1 岩石圈的生态功能与属性

      

    生态地质情势及其状态

    用术语“生态地质情势(环境)”来表达岩石圈具体生态属性(功能)的组合,反映作为栖息地的一定岩石圈体积内生物体生存条件的现状或古状态。在一个地块或一个区域范围内,生态地质情势(situation)或许会或许不会因地而变。而且,生态地质情势也会随时间而变,在这种情况下,该情势会随时间从一种状态(state)变换成另一种状态。由于人为工艺因素和灾变性自然过程的发展,这种变换可能进行得很快,从历史观点看,有时就在瞬间。

    必须强调的是,生态地质环境(conditions)或许既取决于所有生态功能同时起作用,也会仅取决于一种生态功能,比如地球动力学功能,它会在瞬间对生物区产生较强烈的影响。在后一种情况下,这种生态地质情势应该说成是“依靠岩石圈地球动力学特征形成的特色生态地质环境”。当地球化学功能在生态地质状况形成中扮演最重要角色的情况下,就说它是依靠岩石圈块段的地球化学特色形成的特色生态地质环境。

    “生态地球动力学环境”、“生态地球化学环境”和“生态地球物理环境”等术语,在地质文献中也常常使用。这些术语是对上段文字特指含义的省略表达。另外,当只分析一种生态功能对生物群或人类的影响时,使用这些术语也是对的。

    正如已经指出的那样,生态地质环境的变化或许是足够快的。人们必须把所研究对象(生态地质系统)的阶段特色称为生态地质情势(环境)的状态(state),地质学家则往往将它称为岩石圈的生态状态。可以把“生态地质情势(环境)的状态”的实质定义为某种暂时状态,并根据当时岩石圈的一种生态属性特征,或者几种生态属性(功能)的组合把这种状态估计出来。这些生态属性决定着生物体生存的有利度(水平)和或然率。

    生态地质情势的状态要根据岩石圈某些属性的暂时状态评估出来,也要描述出这些属性对活体生物产生影响的特征。根据这种定义,当对岩石圈的生态状态做评价时,就不得不一方面评价岩石圈对活体生物的资源和能源影响,另一方面评价有关活体生物响应这些影响时的特定相互作用信息。在所有的生态系统组织层级上,此类评价准则对生物体都是适用的。

    如上所述,生态地质环境的状态可以取决于岩石圈的一种属性(功能)或几种属性(功能)的组合。在地球物理功能强烈影响生物群的特殊情况下,可以说:“生态地质环境的状态取决于地球物理功能(属性)”。地质学家常常用术语“岩石圈的生态地球物理状态”来代替上面的表述。而“岩石圈的生态资源状态”、“岩石圈的生态地球化学状态”之类的术语,常被作为同义语使用。

    生态地质学的基本科学问题和实践问题

    生态地质学有5项主要任务:(1)研究岩石圈的生态功能,它们的形成规律,及其在自然和人为作用影响下发展的动力学;(2)从岩石圈生态功能变化的观点出发,针对人为成因的影响,开发评价岩石圈近地表部分稳定性的理论和方法;(3)针对岩石圈近地表地层环境与属性的控制问题,精心研制理论和方法,以保护和改善它们的生态功能;(4)研制工业废弃物利用和选择其最佳(就地质环境而论)埋置地区和层位的理论、方法和途径,以使对区域生态属性的负面影响最小化;(5)针对国土、目标客体和大型建筑的工程保护问题,精心研制进行地质论证的理论和方法,以免发生削弱其生态功能的自然和人为地质作用。

    总的来说,生态地质学的应用性问题可以通过下述途径形成:(1)论证生态系统正常运转前提下岩石圈资源的合理利用;(2)确定岩石圈近地表部的人为污染对生物群的影响;(3)针对一些生态系统或整体生态系统生物群的管理,为制定和调整解决方案进行地质论证。

    这种一般性生态-地质课题清单,通过参考早先开列的岩石圈生态功能,还可以更详细地提出来。

    生态地质学的逻辑结构

    根据生态地质学是地质学的一个科学分支,而不是一门独立学科,它的逻辑结构应该包括地质科学逻辑结构中用于解决生态问题的既定要素,以及“它自己的逻辑基础”。两者的同化不是机械式的,要遵循相当明确的关系,即生态学方法途径的逻辑。“它自己的逻辑基础”是一种逻辑支点,也能够在其它科学的理论、思想和定律中使用。

       

      图2 生态地质学逻辑结构的全域示意图

      A-生态地质学逻辑结构的逻辑基础;B-被生态地质学利用的地质学科的逻辑结构(B1-工程地质学;B2-冰川学;B3-水文地质学;B4-地球化学;B5-地球物理学;B6-矿山地质学;B7-新构造学;B8-地震大地构造学;B9-地貌学;B10-地史学与古生物学;B11-火成岩石学与沉积岩石学;B12-矿物学);C-生态地质学逻辑结构全域的轮廓线)

     

    对此问题的处理如图2所示。该图说明了生态地质学逻辑结构的镶嵌特性,就致力于解决生态问题的地质科学,以及这些地质科学对生态地质学逻辑结构的贡献,给出了概念图。不难看出,工程地质学、水文地质学、冰川学、地球化学、地球物理学和矿山地质学提供着主要的信息量,以及可用于生态地质学的大部分研究方法。在我们看来,其它地质学科及其逻辑结构可用的较少。以上结论基于一个事实,有关岩石圈生态功能的知识才是生态地质学的基础。

    基于对岩石圈生态功能的上述认识,可以对生态地质学逻辑结构的最重要要素划分出以下几个方面:(1)原理-岩石圈近地表部的结构、空间关系、属性和生态功能,是其地质特征的历史发展及其与自然环境和人为作用圈相互作用的结果;(2)原理-岩石圈的动力学状况(运动速率和特性)和生态功能的组元与变化,皆归因于它们的自然属性,归因于它们与环境(包括人为的工艺成因环境)相互作用的模式和强度;(3)生物体与环境相互作用的一致性定律;(4)社会发展特征与环境状况间的一致性定律(基本生态定律)。

    正是这些原理和定律形成了生态学的支点,把其它地质学科的基础整合起来,构成了生态地质学自身的那部分逻辑基础。

    生态地质学的科学分支及其在地质理论知识体系中的位置

    在生态地质学的结构中,有几个旨在分析所确定的岩石生态功能的科学分支。它们是资源生态科学、生态地球动力学、生态地球化学和生态地球物理学(图3)。

    资源生态科学是生态地质学的科学分支,涉及与维持生物区存续有关的全部问题,按资源利用的观点,其中首要的是通过提供岩石圈的矿产资源和地质空间资源维持人类社会存续,在科学技术活跃发展的新时代满足人类的需求。研究的焦点不是矿产资源的勘查和储量计算,而是评价其目前消费水平与合理使用的一致性。实质上,岩石圈矿产资源消费的管理问题,应该通过关注高层级生态系统的保护和正常运行来解决。地质空间资源也要用生态学的观点来评价。很明显,一些地质科学的方法,主要是矿山地质学、水文地质学的方法(对矿产资源),工程地质学和冰川学的方法(对地质空间资源),应该适用于这些研究和调查。另外,这些研究应该由社会来定向,就是说应该与社会经济学紧密关联,在实践中,生态地质学家应该与经济学家、社会学家及管理机构和设计院所的代表接触。生态地质学这一分支的主要课题是:考虑目前文明发展需要的矿产资源评价,对矿产资源消费的管理建议进行地质论证。

    生态地球动力学是一个大领域,包括所有涉及自然和人为地质过程对生物区影响的课题,以及评估生物群栖息地可能灾变和舒适度的课题。后一点仅关切人类社会。这些研究一直采用工程地质学、冰川学、水文地质学和构造地质学的方法来执行,与项目规划者和设计者联系。在该分支框架内执行的主要任务有:针对在工艺活动影响下的地球动力学参数变更,开发评价岩石圈近表部稳定性的方法;为保护生物区和人类社会免受影响其生存及舒适度的(天然和人为)不利和灾变地质过程的危害,对相应工程保护项目进行生态地质论证。

    生态地球化学是生态地质学的科学分支,研究天然和人为成因地球化学场对生物区的影响。在生物区内有岩石地球化学、气体地球化学和水地球化学异常。调查课题是:岩石圈的物质(矿物)成分,活动态化合物的迁移问题,元素的非正常浓度及其对生物区的影响性质问题。地球化学、矿物学、岩石学和水文地质学的方法被用来解决这些问题,生物区环境的生物医学评估资料具广泛的适用性。实际上,这类研究意味着生态地质学家要与医学专业人员和卫生服务机构建立密切联系,因为这些异常要用医学-卫生的观点来评价。

    生态地球物理学也是生态地质学的科学分支,研究重力、磁、电磁、热和放射性等天然和人为地球物理场对生物区的影响。这些场与背景值的偏差及其对生物区的影响,要借助地球物理学、大地构造学、地震构造学的方法和生物医学的学科资料来研究。与生态地球化学一样,这些问题的解决必须与医疗-卫生服务机构密切联系。要在该分支框架内完成的总体任务有:天然和人为源地球物理场的分析,研制评价其医学-卫生危险的方法和准则(对生物区的影响强度,评价岩石圈对工艺性污染的稳定性)。

    图3示出了生态地质在理论地质知识中的位置。在地质学的结构中包括前5个科学分支已得到承认,无需再予证明。但是,对于后两个分支,即“关于岩石圈生态功能的科学”和“关于地球的工程地质环境的科学”,其纳入地质学的合理性尚存争辩。主要争辩依据是,在科学技术活跃发展的新时代,对于涉及地球和岩石圈问题,需要强调生态理论研究的作用。目前,人为工艺因素对岩石圈外壳的影响程度,已经提高了生态地质学说在地质学中的地位,已经使这个学说可以划分为地学中的独立科学分支,已经把上面所述的后两个分支提升到了与前5个分支相同的水平。

       

      图3 生态地质学的科学分支及其在地质科学体系中的位置

    生态地质学的实用性分支

    图4说明,可以在生态地质学的构成中列出几个实用性子分支。它们是城市、矿床和复垦影响区的生态地质学,以及线状工程、热电站和核电站等影响带的生态地质学。值得特别强调的是,各类经济活动不仅在项目建设中,而且在其运营和维护时期,都应该提供对岩石圈和生物区生态影响的评估。因此,应调查的面积要比官方土地使用许可的范围更宽更广,只要在其内确定了或造成了工程客体对岩石圈生态属性的影响。

    各种经济活动在对岩石圈影响的强度、深度和性质上是各不相同的。这涉及到岩石圈的矿产资源,地质作用的活跃程度,以及自然和人为成因的地球化学和地球物理致病区的发展。

      

      图4 供人类社会正常发展和运作的生态地质学的实用分支学科

    很明显,大的城市群、采矿工程(矿山、露天矿场等)、集中在数个盆地和油气田带中的油气产业,都会对岩石圈及其生态功能产生重大的影响。对城市群而言,这种影响取决于特定的高密度城市人口;居住区,交通-通讯,大型工业、燃料和能源企业及联合企业的自营交通,均规模巨大;还取决于城市地下的支撑工程。因此,会观测到以下现象:土壤、岩石圈近地表部和水圈被活性有毒化合物强烈污染;由于热、重、电磁和地震声波等地球物理场变化,发育起致病的地球物理异常;车辆废气导致大片土地的高度重金属污染;地下水动力学和水化学机制改变;地下水储量耗竭。矿场附近岩石圈的生态性变化与下述后果关联:矿产资源枯竭,重力场变化,产生异常的地层压力,地下水动力学参数彻底转变,出现密集的人为污染区,地质环境资源减少。对线性工程而言,不利的生态后果与负面的地质作用活跃有关,与线性的人为污染晕和诱发的异常地球物理场有关。

    在不同种类经济活动影响下发生的岩石圈生态环境特性改变的清单还可能扩展,但上述这些已足以支撑得出结论。每种经济活动都与岩石圈生态属性改变的特定复杂性关联,因此要对它们进行分析,就需要运用地质科学的各类理论和方法。城市群影响着岩石圈的所有生态功能,所以要动用地质科学的整套方法,特别要涵盖图2所示的所有学科的方法。对线性建筑而言,要运用的地质科学和方法清单将取决于研究需要,首先是岩石圈地球动力学、地球化学和地球物理学功能的研究。在矿床开采方面,研究重点要集中到岩石圈资源功能的所有方面,地球物理和地球化学异常,以及一组地质作用。 

    生态地质学的任务及其应用